En mätning av kretskortstjocklek är bland de viktigaste mätningarna inom elektroniktillverkning. Du vet, det påverkar enheternas prestanda och tillverkningskostnader. Låt oss lära oss vad kretskortstjocklek egentligen är.
Vad är standard PCB-tjocklek?
Standardtjocklek på kretskort: 2-lagers kretskortsuppbyggnad
Även om det inte finns någon branschstandard för PCB-tjocklek, har vissa tjocklekar blivit vanliga.
De flesta kretskort är 1.6 mm tjocka (0.063 tum). Det är standardtjockleken för allt från moderkort till apparater.
Jag är säker på att du undrar varför 1.6 mm? Denna tjocklek erbjuder en bra balans mellan styrka och flexibilitet utan att kosta för mycket. Ingenjörer vet att det ger tillräcklig mekanisk styrka utan att göra saker för skrymmande.
Vanliga alternativ för PCB-tjocklek
Så, du ser oftast 1.6 mm. Det är den riktigt vanliga tjockleken. Men kom ihåg, kretskortstillverkare har faktiskt en massa andra alternativ också. De erbjuder dessa extra alternativ. Detta hjälper dem att möta specifika designbehov. För supertunna material kan du se 0.4 mm. Detta är utmärkt för flexibel elektronik. Det används också i små saker som smartphones. Sedan finns det 0.8 mm.
Du hittar ofta den här typen i mindre prylar. Tänk smartklockor. En del medicinsk utrustning använder den också. Om du har kreditkort som har chip används 1.0 mm även för viss bärbar elektronik. Och många vardagliga konsumentenheter använder 1.2 mm. Detta gäller särskilt när det är viktigt att spara utrymme.
Naturligtvis är 1.6 mm fortfarande standard. Alla använder det för de flesta vanliga användningsområden. Men tänk om du behöver något tuffare? Eller kanske styvare? Tillverkare erbjuder 2.0 mm för lite mer styvhet. Välj 2.4 mm om du behöver extra hållbarhet. Och för riktigt tunga jobb skulle du använda tjockare brädor. Vi pratar om saker som 3.2 mm. Dessa är för saker som nätaggregat. Eller stora industrimaskiner som tål stryk. Så, du förstår, det finns ett helt spektrum. Det beror helt enkelt på vad ditt projekt behöver!
För det andra måste du förstå hur tjocklek relaterar till specifika användningsområden, till exempel hur tjocka kretskort behövs för bilar. Samtidigt behövs tunna kretskort för moderna telefoner.
PCB-lageruppbyggnad och dess förhållande till tjocklek
Tjockleken på ett kretskort korrelerar med dess lagerantal och staplingsdesign. Detta märks i kretskortsdesign.
Enkla 2-lagers kretskort har en tjocklek på 1.0 mm till 1.6 mm. Kombinationen är fantastisk: kärnmaterialet är FR-4, med två kopparlager som är lödda ihop, och silkscreentrycket är på utsidan.
Vi ser fortfarande 1.6 mm PCB-tjocklek för en 4-lagersstack, men den inre strukturen blir mer komplex. Det finns flera kärnlager, prepreg-lager och kopparlager.
Vissa användningsområden kan kräva en 2.0 mm stack-up. Sexlagersstacken blir mer komplicerad, så signalintegritet är viktig.
Det största misstaget är när konstruktörer väljer lagerantal utan att tänka på hur det påverkar den totala tjockleken. Även om lagerantal och tjocklek är kopplade är det inte lätt att avgöra eftersom tillverkare kan justera hur tjockt varje lager är för att passa skivans tjocklek samtidigt.
Att tänka på vid tillverkning av kretskort gällande tjocklek
Det är en utmaning att tillverka kretskort med olika tjocklekar. För tunna kort (under 0.8 mm) är skevhet under produktionen ett problem. Se till att du tar hänsyn till tillverkningsbegränsningarna i din design.
PCB-tjockleken påverkas också av panelens storlek. De flesta tillverkare använder standardpanelstorlekar som 18"x24" och 18"x21", så tjockleken måste vara jämn.
Grunden är att tunnare brädor kostar mer att tillverka eftersom de är mer komplexa och mer benägna att gå sönder. Oroa dig inte för denna kostnadsökning – den balanserar vanligtvis mot fördelarna med mindre storlek och lättare vikt.
Applikationsspecifika tjocklekskrav
Olika användningsområden har olika behov, så tänk på vad du ska använda, inte vilken tjocklek ditt kretskort ska ha.
Hemelektronik
Inom konsumentelektronik är korten 1.0 mm till 1.6 mm tjocka. Dessa tjocklekar fungerar bra för smartphones, surfplattor och hemmabiosystem. Tillverkare kan hålla sina produkter smala och lätta med 1.0 mm kort. Bärbara datorer och spelsystem som behöver mer styrka kan använda 1.6 mm kort. Ingenjörer vet också att det är utmärkt för att balansera värmefördelningen, så att det inte överhettas i kompakta enheter.
Bil
För fordonsapplikationer behöver du 1.6 mm till 2.4 mm. Bilar utsätter elektronik för extrema förhållanden, från motorvibrationer till temperatursvängningar. Tjockare kort kan motstå dessa påfrestningar utan att spricka. Motorstyrmoduler och säkerhetssystem behöver extra skydd. 2.4 mm-alternativ ger dem extra skydd. Dessutom ger tjockare kort bättre värmeavledning under huven. Det hjälper till att hantera höga strömmar som ofta krävs i fordonsapplikationer.
Aerospace
Flygindustrin kan använda speciella tjocklekar baserat på vikt och tillförlitlighetsbehov. Rymdfarkoster och flygplan kräver precision, men tillförlitligheten kan inte kompromissas. Tänk på hur flyg- och rymdingenjörer balanserar dessa konkurrerande krav, så får du idéer om hur ingenjörer gör det.
Korten i vissa satellitkomponenter skulle kunna vara tunnare för att spara pengar vid uppskjutningar, men korten i flygkritiska system behöver vara tjockare och mer tillförlitliga. Inom den här branschen behövs ofta anpassade tjocklekar med speciella material som kan hantera strålning, vakuumförhållanden och temperatursvängningar.
Medicintekniska produkter
Inom medicintekniska produkter kan man behöva ultratunna kort för implantatteknik eller standardkort för övervakningsutrustning. Det är en bra idé att designa tunna kort (0.4–0.8 mm) för implanterbara enheter som pacemakers för att minska obehag och förbättra biokompatibiliteten. Ha tålamod när du utformar dessa, eftersom de kräver mycket precision. Ett standardkort på 1.6 mm används för externa medicinska monitorer på sjukhus. Eftersom interna prylar måste miniatyriseras utan att offra säkerheten, måste extern utrustning hantera rengöringskemikalier och droppar.
Industriell utrustning
Det finns tjockare kort (2.0 mm till 3.2 mm) för industriell utrustning eftersom fabriksgolv är fulla av vibrationer, damm och kemikalier. Dessa tjocka kort motstår fysiska skador och ger stabilitet för tyngre komponenter som effekttransistorer och stora kondensatorer.
De är också tillräckligt tjocka för att förhindra skevhet under höga temperaturer. Den robusta konstruktionen innebär färre fel för kretskortstillverkare, vilket är viktigt för industriella tillämpningar där driftstopp kostar tusentals kronor per minut.
Kunder har ofta goda skäl att ställa specifika tjocklekskrav baserat på deras användningsområden, vilket är anledningen till att det är viktigt. Du vill att din enhet ska fungera som planerat samtidigt som den uppfyller fysiska begränsningar.
Termiska överväganden och PCB-tjocklek
Tjockleken på kretskort kan också påverka värmehanteringen. Tjockare kort kan ibland transportera värme bättre, vilket är bra för kraftelektronik. Tunnare dielektriska lager kan vara bättre för högfrekventa användningsområden.
Modern elektronik blir varm, och värmehantering är viktig för prestanda och livslängd. PCBA-företag rekommenderar ofta vissa korttjocklekar baserat på värmefaktorer.
Om du designar högeffektskretsar kan termisk testning hjälpa dig att avgöra vilken korttjocklek som fungerar bäst.
Mekaniska överväganden och PCB-tjocklek
De fysikaliska egenskaperna påverkas direkt av skivans tjocklek. Tjockare skivor är styvare och tål bättre belastning, medan tunnare skivor är mer flexibla men kan gå sönder lättare.
Det är viktigt att hitta rätt balans mellan fysiska behov och utrymmesbegränsningar. När du försöker skjuta in ett kretskort i ett litet hölje måste det vara säkert att det inte spricker.
Vid design av flexibla och styva kretskort är skillnaden i tjocklek mellan styva och flexibla sektioner avgörande. Guider för kretskortstjocklekstabeller kan hjälpa ingenjörer att navigera i denna övergång.
Signalintegritet och impedanskontroll kontra PCB-tjocklek
Problem med signalintegritet ökar i takt med att kretskorten blir tunnare, särskilt i höghastighetskonstruktioner. Tunnare kretskort fungerar inte alltid bättre för elektrisk prestanda.
Ett kontrollerat impedansspår behöver exakt dielektrisk tjocklek mellan kopparlagren. Detta är viktigt för att bibehålla signalkvaliteten och förhindra överhörning.
Välj kortets tjocklek baserat på elektriska prestandabehov och fysiska begränsningar. Ibland kan ett något tjockare kort hantera kontrollerade impedanser bättre samtidigt som det fortfarande passar inom kortets dimensioner.
Riktlinjer för att välja lämplig PCB-tjocklek
Börja någonstans genom att kontrollera din applikations specifika behov:
● Fysiska utrymmesgränser
● Förväntad mekanisk stress
● Värmekrav
● Krav på elektrisk prestanda
● Tillverkningsvolym och budget
Inom ingenjörskonst krävs det erfarenhet att balansera dessa faktorer. Ta en titt på hur tjockleken påverkar inte bara själva kortet, utan även komponentmontering, höljesdesign och placering av kontakter.
Det kan verka som att det finns oändliga alternativ, men i verkligheten ger det oftast bäst kostnad, prestanda och enkelhet vad gäller tillverkning att hålla sig till standardtjocklekar (särskilt 1.6 mm).
Om du fattar dessa beslut, kopiera inte bara specifikationerna för en annan design utan att förstå varför de gjordes.
Slutsats
1.6 mm är fortfarande den mest populära kretskortstjockleken inom branscher. Att förstå hur tjocklek, lagerantal och applikationsbehov hänger ihop är nyckeln till framgångsrik kretskortsdesign.
Att välja rätt tjocklek tidigt i designprocessen kan spara pengar senare. Kretskortstillverkare kan ge dig användbara tips om val av tjocklek.
